横向射流中煤油雾化特性的数值研究

为了研究燃油射流雾化过程中的破碎形态及发展轨迹,实现燃油雾化过程的精确数值仿真,本文对直射式喷嘴喷入横向气流中的雾化特性进行数值模拟。计算采用耦合的多相流模型VOF和离散相模型DPM,研究煤油的一次雾化中射流破碎形态及发展过程,二次雾化过程中油滴的索泰尔平均直径(SMD)空间分布特性。应用动态网格自适应技术,精确捕捉到液体结构和射流表面的波动。数值计算结果表明,射流破碎过程中主要发生的是液柱破碎和表面剪切破碎;韦伯数对破碎模态的影响较大,液-气动量比对射流轨迹影响较大;在不同气动进口条件下,燃油射流轨迹以及液滴空间分布特性与经典经验关系式以及试验数据具有较好的一致性。

直连式甩油盘非均匀流动特性

针对甩油盘启动过程中的流动特性,采用三维数值模拟方法研究甩油盘内外两相流场流动特性,并结合高速摄影实验结果、理论结果进行综合分析。结果表明:甩油盘的总出流量随时间发生明显变化,幅度较大。在短时间内,甩油盘各孔流量差异巨大,各孔对应的索泰尔平均直径(SMD)值相差不大,SMD主要取决于转速。各孔流量不同,雾化场分布不均匀,实验结果验证了这一现象。

低压亚超混合层燃油雾化特性数值研究

对内嵌火箭发动机低压条件下的亚超剪切混合层中的燃油雾化特性进行研究,分析总结了环境压力、气液比、韦伯数对燃油雾化性能的影响。研究过程中采用ANSYS软件,使用了可有效捕捉漩涡的RNG k-ε模型并加入了TAB二次破碎模型,在0.01 MPa^0.1 MPa中改变环境压力,并通过改变燃油入口速度改变韦伯数和气液比。研究结果表明,随着环境压力降低,索泰尔平均直径增加,颗粒直径下降速度在接近常压时逐渐放缓,雾化性能下降;随着气液比的增加,索泰尔平均直径减小,颗粒分布更为均匀,提升了雾化性能;提高韦伯数使得气动力增加,索泰尔平均直径几乎呈线性趋势降低,提升了雾化性能。对数值模拟的数据进行分析,在低压条件下得到了索泰尔平均直径的经验计算模型。

节流水平对气液针栓喷注单元雾化特性的影响

为了分析气液针栓喷注单元雾化特性和雾化机制,采用背光成像技术和相位多普勒(PDA)系统进行试验研究,获得了雾化模式、体积流量分布、索泰尔平均直径(SMD)分布和速度场随节流水平的变化规律。结果表明:气液针栓喷注单元雾场形态为扇形雾场,雾化模式为剪切破碎。体积流量沿径向呈单峰形分布,随着节流水平降低,雾场外缘向中心收缩。SMD沿径向呈现递增规律,雾化最好的区域分布在雾场中心和两侧。SMD随节流水平增加而增大。当动量比不变时,节流水平对SMD的分布范围影响很小。针栓头部下方的中心回流区轴向尺寸随着节流水平降低而减小。